Detector de tensão, como funciona?

Escrito na categoria "Conceitos de eletricidade" por Henrique Mattede.

Os detectores de tensão são equipamentos fundamentais para os eletricistas, mas existe uma grande discussão sobre a eficiência dos detectores de tensão, onde uns falam que os mesmos não funcionam.

Por gerar muitas dúvidas sobre a eficiência, o Mundo da Elétrica trouxe este artigo para explicar como funciona um detector de tensão, além de mostrar quais são as suas respectivas características e se podemos confiar ou não neste equipamento. Então, vamos lá pessoal!

Na imagem abaixo podemos ver que o multímetro indica uma tensão de aproximadamente 113V, pois neste teste temos uma rede 127V. Para detectar a tensão com uma caneta dessa, você simplesmente coloca o detector próximo ao cabo, se tiver tensão o detector vai apitar e acender um led!

O detector de tensão é confiável?

Detector de tensão não funciona corretamente?

Porém, quando o detector de tensão é solto ele para de apitar e acender o led, mesmo estando encostada no cabo de fase e havendo tensão, como podemos observar na imagem abaixo. Será que podemos confiar nos detectores de tensão?

Capacitor – Funcionamento e características

Antes de compreendermos como funciona os detectores de tensão é preciso conhecer o funcionamento dos capacitores, sendo assim vamos relembrar à teoria dos circuitos elétricos e como funciona um capacitor.

Um capacitor tem dois condutores ou “placas” que são separadas por um não-condutor, chamado de dielétrico. Se conectarmos uma tensão alternada entre os dois condutores, uma corrente alternada fluirá à medida que os elétrons forem alternadamente atraídos ou repelidos pela tensão na placa oposta.

Como é a estrutura de um capacitor?

Estrutura básica de um capacitor.

Dessa forma há um circuito completo de corrente alternada, mesmo que não haja uma conexão física através de fios elétricos entre as duas placas. O “campo” elétrico dentro do capacitor, entre as duas placas, é o que completa o circuito de corrente alternada.

Nos capacitores ligados em série, a tensão se divide entre eles igualmente conforme a lei de ohm, ou seja, nos circuitos em série a maior tensão se desenvolverá através da maior impedância.

É importante ter atenção para alguns detalhes, pois com os capacitores existe uma diferença! Quanto menor o capacitor (capacitância), maior será a impedância dele (também conhecida como reatância capacitiva).

Quanto menor o capacitor, maior a impedância.

Características do circuito com capacitor em série e do circuito com resistor em série.

Parece um pouco complicado, mas é o oposto do que ocorre com os resistores, isto é, quando dois capacitores estão em série, a maior tensão será no capacitor que tiver a menor capacitância, pois este capacitor terá uma maior impedância (reatância capacitiva). Observe bem estes detalhes pela fórmula de reatância capacitiva a seguir.

Aprenda como calcular a reatância de um capacitor.

Fórmula para calcular a reatância capacitiva.

O que é acoplamento capacitivo?

Para entender como funciona os detectores de tensão, além da necessidade de conhecer o funcionamento dos capacitores, também é preciso entender o que é acoplamento capacitivo, que é basicamente a transferência de energia em um circuito por meio da corrente que se desloca entre os nós do circuito, induzida pelo campo elétrico.

Sempre que pensamos em capacitores como componentes elétricos, já imaginamos aqueles grandões usados para partida de motores, ou os dos circuitos eletrônicos. Na realidade, o mundo está cheio de pequenos capacitores “naturais” que normalmente não percebemos, mas que interferem no funcionamento dos circuitos.

Exemplo de acoplamento capacitivo

Suponha que uma pessoa esteja em um piso de concreto com carpete diretamente sob uma luminária de 127V e a luz acesa. O corpo está conduzindo uma corrente alternada muito pequena porque é parte de um circuito que consiste em dois capacitores em série.

Parece estranho, mas é verdade. Uma placa do capacitor é a lâmpada e os condutores próximos a ela, já a outra placa do capacitor é o seu corpo. O dielétrico é o ar que lhe separa da lâmpada, assim formando o primeiro capacitor.

Formação de capacitores naturais.

Primeiro capacitor é menor do que o segundo capacitor.

Há também um segundo capacitor, onde uma das placas é o seu corpo e a outra placa é o piso, sendo que o dielétrico deste segundo capacitor é formado pelo carpete e pelo calçado que a pessoa está utilizando. É importante destacar que este segundo capacitor é maior que o primeiro.

Como funciona os capacitores naturais.

Segundo capacitor é maior do que o primeiro capacitor.

Com essa configuração uma corrente alternada muito pequena fluirá, porque há 127V na combinação destes dois capacitores em série quando você está em um local com energia da rede elétrica alternada. Uma observação importante é que essa corrente está muito abaixo do nosso limiar de percepção e por isso não sentimos nada.

No exemplo acima, apenas alguns volts se desenvolvem entre os pés da pessoa e o piso (maior capacitor), enquanto o restante dos 127V estará entre a lâmpada e a cabeça da pessoa (menor capacitor).

Detectores de tensão – Funcionamento

Os detectores de tensão funcionam a partir do princípio do acoplamento capacitivo, porque quando a pessoa segura o detector e coloca a ponta do detector de tensão perto de um condutor energizado, o detector que é um circuito elétrico de alta impedância está sendo inserido em um circuito em série acoplado capacitivamente.

Como no exemplo anterior, a mão e o corpo formam um capacitor relativamente grande acoplado ao piso, e a ponta do sensor é um pequeno capacitor acoplado à tensão ativa. Entenda que o circuito de detecção é muito sensível e detecta a tensão através deste acoplamento capacitivo, que não precisa de contato.

A imagem que aparece a seguir mostra um circuito de acoplamento capacitivo.

Esquema de um circuito com acoplamento capacitivo.

Acoplamento capacitivo com três capacitores.

Detector de tensão – Testes

No teste em que o detector de tensão parava de detectar tensão em um cabo energizado quando era solto, isso acontece porque quando a mão é retirada do detector de tensão, não existe mais o circuito de capacitores em série. Logo, se não há um circuito fechado, não tem corrente para gerar a tensão a ser detectada pelo sensor do detector.

Para o uso do eletricista, o detector é fabricado e calibrado para interagir e captar tensões específicas como por exemplo, acima de 90VCA.

Para que isso seja válido temos que levar em consideração a frequência e outras características do circuito elétrico, mas isso não quer dizer que outras interações com campos elétricos também não possam ser detectadas, mesmo que não sejam tensões alternadas na faixa especificada pelo detector. Por exemplo, atritar o detector de tensão contra ou cabelo ele vai detectar campo elétrico devido a eletricidade estática.

Detectores de tensão – Observações

Para realizar a utilização correta do detector de tensão o eletricista deve ler o manual e entender a maneira correta de usar a ferramenta, além disso também existem outros fatores que são importantes saber antes de usar o detector de tensão.

A falta de indicação de tensão do detector mesmo tendo tensão no condutor, ocorre se o instrumento de teste não conseguir detectar a presença de tensão, o que pode ser influenciado por vários fatores, como por exemplo:

No vídeo abaixo do canal Mundo da Elétrica tem a explicação passo a passo sobre o funcionamento de um detector de tensão. Vale a pane assistir para conhecer todas as curiosidades sobre os detectores de tensão!

Deixe nos comentários o que acha sobre o funcionamento e a segurança dos detectores de tensão. Caso tenha ficado alguma dúvida ou curiosidade sobre o assunto, deixe nos comentários que iremos responder.

Sobre o autor

Autor Henrique Mattede

Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.

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